橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素及優(yōu)化設(shè)計

1、橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素及優(yōu)化設(shè)計摘要：橋梁的建設(shè)，促進(jìn)了社會文化經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展，由于它的重要性，橋梁 安全也越來越被重視，尤其是橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性方面，橋梁老化可造成結(jié)構(gòu)破損， 甚至失穩(wěn)等嚴(yán)重的后果。橋梁的建造受到設(shè)計、施工、運營管理等因素影響，所 以本文通過橋梁建設(shè)的三個環(huán)節(jié)（設(shè)計、施工、管理）對橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響 因素進(jìn)行分析，提出相關(guān)的優(yōu)化措施，提高橋梁的耐久性及安全性，降低橋梁建 設(shè)成本，保障橋梁建設(shè)的安全可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)耐久性；影響因素；優(yōu)化設(shè)計前言：橋梁結(jié)構(gòu)使用壽命的一項重要保障就是它的耐久性，橋梁的建設(shè)和使 用過程中都會受到環(huán)境、部分有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕、外在各類承載

2、物等影響，加 上選用材料的性能缺陷，從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)不同程度受損。另外，由于目前的大 部分橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計都相對重視強(qiáng)度性能而忽視耐久性，所以橋梁受損更加嚴(yán)重。一、影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的因素1、橋梁設(shè)計的不合理橋梁工程在建設(shè)期包含設(shè)計和施工兩部分，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義就是在滿足 運營需求的情況下，通過結(jié)構(gòu)計算分析，在保障結(jié)構(gòu)安全性的前提下，選擇經(jīng)濟(jì) 合理的結(jié)構(gòu)方案。橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計不足主要包括以下幾個方面：結(jié)構(gòu)使用年限取值偏低；環(huán)境類別判斷有誤，考慮不足；混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計不足；鋼結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計不足；結(jié)構(gòu)防水、防銹、防裂設(shè)計不足；對遠(yuǎn)期交通量、運營荷載預(yù)測不足；結(jié)構(gòu)自身缺陷，無法抵抗特殊荷

3、載工況；在設(shè)計階段忽視了后期維護(hù)等問題。2、橋梁施工過程中的質(zhì)量要求不夠高橋梁結(jié)構(gòu)施工過程最重要的是質(zhì)量把控，這對橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性有直接影響。 大部分橋梁在建設(shè)期間均可達(dá)到驗收標(biāo)準(zhǔn)，但是在驗收不久后就出現(xiàn)了部分質(zhì)量 問題，這就是結(jié)構(gòu)耐久性不足的表現(xiàn)，最常見的問題如下：一是沒有有效處理施 工裂縫問題，造成后期橋梁結(jié)構(gòu)中開裂嚴(yán)重，可能造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生不可逆的損 壞，使得構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度降低，影響結(jié)構(gòu)安全性能；二是混凝土、鋼筋和鋼束 的強(qiáng)度沒有發(fā)揮到預(yù)期效果，使橋梁結(jié)構(gòu)在使用時穩(wěn)定性不強(qiáng)，易產(chǎn)生疲勞損傷; 三是沒有科學(xué)進(jìn)行澆筑養(yǎng)護(hù)措施，建筑材料耐久性差，施工技術(shù)管理不科學(xué)等等， 這些都會在一定程度上

4、影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。3、橋梁工程管理制度不完善我國的工程管理方面一直不夠完善，橋梁的整個建設(shè)過程人力物力都相對龐 大，如果在管理上有所松懈，會嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量，從而影響橋梁耐久性， 比如：第一，管理人員中只看重建設(shè)工期內(nèi)的成本控制，可能導(dǎo)致后期維護(hù)的成 本增加，這包括經(jīng)濟(jì)成本，技術(shù)成本，人力成本等，進(jìn)而降低維護(hù)質(zhì)量，影響橋 梁結(jié)構(gòu)的耐久性；第二，橋梁結(jié)構(gòu)的施工有工期要求，但由于施工條件不足，或 為了搶工期，野蠻施工，人為縮短整個施工工期，這樣就會造成施工中管理疏漏，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)很多質(zhì)量隱患，在后期中逐漸體現(xiàn)出現(xiàn)；二、優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計措施1、橋梁設(shè)計的合理化橋梁設(shè)計必須符合科學(xué)嚴(yán)

5、謹(jǐn)，符合規(guī)范要求，考慮周到，在保證結(jié)構(gòu)安全可 靠，滿足運營要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益。橋梁設(shè)計應(yīng)充分做好前期調(diào)研，通過查 詢相關(guān)書面資料，現(xiàn)場調(diào)查勘探，咨詢相關(guān)部門、專家等手段，掌握當(dāng)?shù)氐臍夂?條件、地質(zhì)條件、施工用料市場情況等進(jìn)行綜合理性分析，既要保證設(shè)計合理可 行，還要保證建造的橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用壽命內(nèi)能長久持續(xù)使用。針對橋梁耐久性設(shè)計易出現(xiàn)問題與不足，設(shè)計人員需注意以下幾點：結(jié)構(gòu)使用年限，應(yīng)根據(jù)橋梁現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，并結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的類型，結(jié)構(gòu) 形式，工程重要運營等級等方面綜合考慮確定。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，結(jié)構(gòu)使用年限取 值是選取混凝土最低等級，確定鋼筋保護(hù)層厚度，混凝土材料配合比設(shè)計，以及 材料防腐設(shè)

6、計的重要依據(jù)。環(huán)境類別的判斷，應(yīng)收集橋址所在地相關(guān)的氣候、水文、地質(zhì)、地震作用、 地下水腐蝕性作用等相關(guān)數(shù)據(jù)及資料，全面地、充分地考慮環(huán)境不利因素。混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度的設(shè)計，嚴(yán)格按照現(xiàn)行公路鋼筋混凝土及預(yù) 應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG 3362-2018)、公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技 術(shù)規(guī)范(JTG/T B07-01-2006)等相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。鋼結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范計算，滿足抗疲勞驗算要求，同時充 分考慮構(gòu)造要求，或通過調(diào)整構(gòu)件設(shè)計、變換結(jié)構(gòu)形式等手段調(diào)整結(jié)構(gòu)基頻，避 免共振。結(jié)構(gòu)防水、防銹、防裂設(shè)計，應(yīng)根據(jù)橋梁不同部位所處環(huán)境，充分考慮， 確定相關(guān)設(shè)防等級，采取相應(yīng)構(gòu)造措施

7、。對于荷載效應(yīng)引發(fā)的裂縫，如通過結(jié)構(gòu) 設(shè)計與驗算，將結(jié)構(gòu)效應(yīng)的裂縫寬度控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。另外，鋼筋保護(hù) 層厚度較大的部位，應(yīng)設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)。應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展水平，采用科學(xué)方法對遠(yuǎn)期交通量、運營荷載進(jìn)行 預(yù)測，在造價允許范圍內(nèi)，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，橋梁結(jié)構(gòu)運營負(fù)荷可做合 理的預(yù)留。有條件的，還可以為遠(yuǎn)期改擴(kuò)建預(yù)留建設(shè)條件。在符合結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)濟(jì)合理的前提下，全面充分考慮橋梁結(jié)構(gòu)的荷載工況， 因地制宜，采用最適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。2015年粵贛高速匝道橋倒塌事故，系由于獨 柱墩無法抵抗超載車輛不規(guī)范行駛帶來的偏心荷載，引起橋墩折斷，最終導(dǎo)致橋 梁倒塌，設(shè)計人員應(yīng)吸取教訓(xùn)。設(shè)計人員只有堅持理

8、論和實際相結(jié)合，才能使得設(shè)計合理，建設(shè)效果達(dá)到最 大最優(yōu)化。2、嚴(yán)格控制橋梁施工質(zhì)量橋梁建設(shè)中，質(zhì)量的把控是重要的內(nèi)容。以控制結(jié)構(gòu)開裂為例，澆筑橋梁結(jié) 構(gòu)中裂縫的產(chǎn)生不可避免，但裂縫寬度不得超過規(guī)范允許范圍，否則會直接影響 橋梁的耐久性，為了避免這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，我們對于熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫，可通 過設(shè)置施工縫、變形縫等方式主動控制與引導(dǎo)裂縫發(fā)展，加強(qiáng)局部防水防腐等措 施，減小裂縫對橋梁結(jié)構(gòu)的不利影響。施工過程中，施工基本原材料必須符合工 程建設(shè)要求，先檢測再使用，施工工藝上，澆筑混凝土?xí)r，混凝土保護(hù)層的厚度 和鋼筋位置必須準(zhǔn)確，做好大體積混凝土澆筑過程中的降溫措施，混凝土的養(yǎng)護(hù) 措施要確保在澆筑

9、完成后及時進(jìn)行，這樣可以有效控制混凝土表面裂縫。3、加強(qiáng)橋梁建設(shè)中的管理橋梁建設(shè)中的管理貫穿了設(shè)計、施工和后期維護(hù)等方面，施工現(xiàn)場可能會出 現(xiàn)一些與設(shè)計文件不符的地方，管理部門應(yīng)及時組織人員發(fā)現(xiàn)問題，解決問題； 施工過程中管理部門需積極發(fā)揮統(tǒng)籌作用，把握重點難點，注重各方溝通，保證 整個工程的質(zhì)量，優(yōu)化人員崗位配置，縮短施工工期，從而保質(zhì)保量并按時完成 建設(shè)任務(wù)，這對加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性具有積極意義；后期維護(hù)等問題，管理部 門應(yīng)該定期對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，形成檢測報告，以決定是否需要護(hù)理，保證橋 梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，所以管理必須全面到位。四、結(jié)語橋梁是我國交通經(jīng)濟(jì)中的主要組成部分，它拉近了人們的距離，促進(jìn)了城市 發(fā)展。而橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性直接決定橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命和安全性，所以，在進(jìn) 行橋梁建設(shè)時，從設(shè)計到施工到維護(hù)，每個環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格把控，根據(jù)實際地區(qū) 環(huán)境等因素綜合考慮，使用合格的材料進(jìn)行構(gòu)造，提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性、耐 久性，讓我們追求橋梁美觀的同時，最大限度的讓橋梁結(jié)構(gòu)持久安全的服務(wù)于社 會，促進(jìn)社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。參考文獻(xiàn)：1第十五屆全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文文集.上海，同濟(jì)大學(xué)出版社，20022石少國.探討市政橋梁設(shè)計中的安全性及耐久性J，科技展望，2014（19）3崔文明.